内容正文:
空气、氧气与氧化
一、选择题
1.打捞韩国“岁月号”沉船是水下作业,潜水员需要呼吸富氧空气。富氧空气中氧气含量高于普通空气中的含量,富氧空气中氧气与其他气体的体积比可以是 ( )
A.1:2 B.1:5
C.1:4 D.21:79
2.空气是一种宝贵的自然资源。下列对空气的说法中正确的是 ( )
A.空气中含量最多的是氧气,氧气可支持燃烧
B.臭氧(O3)属于稀有气体,主要分布在距地面10~50 km的高空
C.SO2约占空气体积的0.03%,能产生温室效应
D.随着工业的发展,排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染
3.如图K21-1所示,在测定空气里氧气含量的实验中,下列做法错误的是 ( )
图K21-1
A.连接装置后先检查装置的气密性
B.红磷要足量
C.点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧橡皮塞
D.红磷熄灭后立刻打开止水夹
4.摘录某同学实验记录本中有关实验现象的记录,其中肯定有误的是 ( )
A.硫在氧气中燃烧,会发出明亮的蓝紫色火焰,产生有刺激性气味的气体
B.细铁丝在氧气中点燃时,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
C.点燃一氧化碳时,火焰呈蓝色,产物能使澄清石灰水变浑浊
D.在空气中打开盛浓盐酸的试剂瓶瓶塞,有刺激性气味,产生白烟
5.下列关于二氧化碳的说法错误的是 ( )
A.二氧化碳是引起温室效应的主要气体之一
B.大气中的二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质
C.将二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中,溶液变为红色
D.实验室用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳
6.在实验室用高锰酸钾制取氧气的过程中,下列图像能正确表示对应变化关系的是 ( )
图K21-2
7如图K21-3实验说明,燃烧需要的条件是 ( )
图K21-3
A.有可燃物
B.有助燃剂
C.温度达到可燃物的着火点
D.可燃物与火焰直接接触
8.APEC会议期间,北京采取了多项措施防止出现严重雾霾天气,PM2.5是形成雾霾天气的主要污染物。PM2.5是指直径数值小于或等于2.5 μm的悬浮颗粒物,能被肺吸收并进入血液,对人体危害很大。下列关于PM2.5的说法不正确的是 ( )
A.PM2.5悬浮颗粒属于分子
B.人体最先受PM2.5影响的系统是呼吸系统
C.加强植树造林,对减少PM2.5能起到积极的作用
D.PM2.5颗粒物进入血液后最先到达心脏的左心房
9.如图K21-4所示实验中,①④为用紫色石蕊试液润湿的棉球,②③为用石蕊试液染成紫色的干燥棉球。下列能说明CO2密度大于空气且能与水反应的现象是 ( )
图K21-4
A.①变红,③不变红
B.④变红,③不变红
C.①④变红,②③不变红
D.④比①先变红,②③不变红
10.下列实验现象描述正确的是 ( )
A.硫在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰
B.磷在空气中燃烧产生大量白烟
C.木炭在空气中燃烧发出白光
D.铁丝在氧气中燃烧,火星四射,生成四氧化三铁
11. 认识燃烧原理可以利用和控制燃烧。下列说法正确的是 ( )
A.只要达到可燃物燃烧所需的最低温度,可燃物就能燃烧
B.工厂锅炉用煤加工成粉末状,可使煤燃烧更剧烈、更充分
C.室内起火,应该迅速打开所有门窗通风
D.水能灭火,主要是因为水蒸发吸热,降低了可燃物的着火点
二、填空题
12.据报道,新疆有多处煤层发生了自燃,调查显示其原因为埋藏在地下的煤层暴露在空气中发生了 使煤层的温度升高达到煤的着火点,煤层就发生了燃烧。煤场工人往煤堆上洒水,一方面减少煤堆中的空气,另一方面降低煤堆的 ,从而防止煤堆自燃。
13.化学课上我们曾经观察过如图K21-5所示的实验。
图K21-5
(1)实验中,铜片上的白磷很快燃烧,其反应的化学方程式为 。
(2)该实验主要利用了铜片良好的 性。燃着的白磷熄灭后,去掉铜片上的白色固体,可看到铜片表面变黑。该黑色物质是 (填化学式)。
(3)烧杯中的水在实验中没有起到的作用是 (填序号)。
A.作反应物
B.隔绝空气
C.升高温度
14.进行氧气制取与性质检验的实验。
(1)以过氧化氢溶液为原料制取并收集氧气。应选用的装置是 (填序号)。
图K21-6
(2)实验中,用装有一定量水的集气瓶进行排水法收集氧气,能使带火星木条复燃。那么,使带火星的木条复燃的氧气体积分数的最低值是多少呢?进一步展开探究。
第一组实验:5只容积均为100 mL的集气瓶,分别装入一定体积的水,再用排水法收集氧气,恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的木条依次伸入5只集气瓶中,记录实验现象。
以相同方法完成第二组实验。两组实验的数据和现象见下表(已知空气中氧气的体积分数为21%)。
第一组
第二组
集气瓶编号
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
集气前装入集气瓶内水的体积/mL
10
20
30
40
50
31
33
35
37
39
带火星木条的状况
微亮
亮
很亮
复燃
复燃
很亮
很亮
复燃
复燃
复燃
①第一组实验D瓶,集气结束时氧气的体积分数为 。
②经计算,第二组实验C瓶的氧气体积分数为48.65%,由此得出“使带火星的木条复燃的氧气体积分数的最低值只能是48.65%”的结论。对此结论和过程进行评价: 。
15. 防止空气污染、改善生态环境已成为全民共识。近年来,一些城市空气中出现可吸入悬浮颗粒物与雾形成“雾霾”天气。粒径不大于2.5纳米的可吸入悬浮颗粒物(PM2.5)富含大量有毒、有害物质。
(1)下列行为可能会导致“雾霾”加重的是 (填序号)。
A.燃煤脱硫 B.植树造林
C.静电除尘 D.燃放鞭炮
(2)为了减少雾霾和降低大气中的有害气体含量,研究机动车尾气中CO、NOx、CxHy的排放量意义重大。机动车尾气污染物的含量与“空/燃比”(空气与燃油气的体积比)变化关系如图K21-7所示。
①利用氨可将汽车尾气的氮氧化合物在一定条件下转化为对空气无污染的物质。请将该反应的化学方程式补充完整:4xNH3+6NOx(2x+3)N2+ 。
②随“空/燃比”增大,CO和CxHy的含量减少的原因是 。
图K21-7
三、实验探究题
16. 某化学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进:将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按图K21-8连接。装置气密性良好,调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平,此时集气瓶内气体的体积为V1。关闭活塞,点燃燃烧匙内的红磷,立即塞紧瓶塞,待火焰熄灭后,过一段时间打开活塞,观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时,集气瓶内的气体体积为V2。然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平,此时集气瓶内的气体体积为V3。在点燃红磷至打开活塞这一过程中,观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强先上升后下降,再趋于稳定。请回答:
图K21-8
(1)数显设备显示,开始一段时间集气瓶内气体压强上升,这是因为温度升高导致的气压变化量 (填“大于”“等于”或“小于”)氧气量减少导致的气压变化量。
(2)基于数显设备显示的气压变化,“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到 所经历的时间。
(3)在整个实验过程中,集气瓶中减少的氧气体积为 (填“V1-V2”“V1-V3”或“V2-V3”)。
17.氧气是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对氧气的研究如下:
图K21-9
Ⅰ.氧气的制备:
(1)写出图K21-9中有标号仪器的名称:①,② 。
(2)写出用KMnO4制取O2的化学反应方程式: 。该装置中棉花团的作用是 ,图中装置一处明显的错误是 。
Ⅱ.氧气的收集:
【实验1】用向上排空气法收集氧气,当放置在集气瓶口带火星木条复燃时停止收集,测定瓶中氧气的含量,重复实验3次。
【实验2】用向上排空气法收集氧气,当放置在集气瓶口带火星木条复燃后,继续收集40秒,测定瓶中氧气的含量,重复实验3次。
【实验3】用排水法收集氧气,测定瓶中氧气的含量,重复实验3次。
实验数据:
实验1
实验2
实验3
氧气的体积分数/%
79.7
79.6
79.9
88.4
89.0
87.9
90.0
89.8
89.3
氧气的平均体积分数/%
79.7
88.4
89.7
数据分析:
(3)由实验1、2可知,用向上排空气法收集氧气时,为提高获得的氧气体积分数,可采取的措施是 。
(4)不考虑操作因素,实验3获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是 。
Ⅲ.铁丝在氧气中燃烧
(5)铁丝在纯净氧气中燃烧的化学方程式为 。
(6)铁丝燃烧时火星四射,经研究表明产生火星四射现象的原因,可能是同时生成了某种气体,推测该气体是 (填化学式)。将燃烧后的黑色固体粉碎后,滴加稀盐酸,若产生气泡,则原因是 (用化学反应方程式表示)。
18.根据图K21-10回答问题。
图K21-10
(1)图甲中A、B都是制取二氧化碳的装置,其中标号①仪器的名称是 。实验室制取二氧化碳的化学方程式是 。
(2)用图乙装置收集二氧化碳气体,气体应从 (填“a”或“b”)管进去,原因是 。
(3)相对于A装置,B装置的优点是 。
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19.将镁粉放入瓷坩埚(主要成分之一为SiO2)中充分加热,使其完全反应,取出生成的氧化镁,然后用盐酸清洗坩埚,这时常会出现着火燃烧的现象。研究证实是SiH4发生自燃。下列反应与此着火燃烧无关的是 ( )
A.SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si
B.Mg2Si+4HCl2MgCl2+SiH4↑
C.2Mg+O22MgO
D.SiH4+2O2SiO2 +2H2O
20.完成下列与氧气制取相关的问题:
(1)有一种“氧气自救器”,它利用人呼出的二氧化碳与自救器药罐中的生氧剂(超氧化钾KO2)接触产生氧气,该反应的化学方程式为4KO2+2CO22X+3O2,则X的化学式是 。
(2)若在实验室用高锰酸钾制取并收集氧气,应该选用图K21-11中的 (填字母)。
图K21-11
(3)部分同学完成实验后,手沾上高锰酸钾使皮肤变成棕黄色。老师告诉他们,高锰酸钾具有强氧化性,可以用维生素C溶液清洗。根据上述信息,推测维生素C具有 (填“氧化性”或“还原性”)。
21.某日晚8点,台州市一金属堆场发生火灾,十多吨金属镁发生爆燃后发出刺眼的白光,将夜空映照得如同白昼。消防指挥部立即动员力量,寻找沙土进行灭火。镁是一种银白色的金属,在高温条件下遇水反应释放出氢气。
(1)利用沙土灭火的原理是 。
(2)本次火灾消防员不能用水来灭火,其原因是 。
参考答案
1.A [解析] 空气的成分主要以氮气和氧气为主,氧气约占21%,其他气体约占79%。故富氧空气中氧气与其他气体的体积比大于21∶79即可。
2.D
3.D [解析] 凡是有气体参加或产生的实验,实验前一定要检查装置的气密性,以防装置漏气影响实验结果;为了使氧气完全反应,红磷要足量;为了防止集气瓶中的空气受热外逸,点燃红磷后应立即伸入瓶中并塞紧橡皮塞;红磷熄灭后,应冷却到室温再打开止水夹。
4.D
5.D [解析] 大理石与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水,会附着在大理石表面阻碍反应的进一步发生,故D错误。
6.B [解析] 化学反应前后元素的质量不变,钾元素与锰元素存在于固体中,其质量不变,但固体的质量逐渐减小直到反应完全不再发生改变,因此钾元素与锰元素的质量分数均逐渐增大至不变;剩余固体的质量逐渐减小,当高锰酸钾分解完毕,则不再减小,剩余固体质量不会是0;随着反应的进行,氧气的质量逐渐增加,当高锰酸钾反应完,氧气质量不再变化。
7.C
8.A [解析] PM2.5不是分子,是一种表示颗粒物大小的方法,表示大气中直径小于或等于2.5 μm的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。
9.D [解析] CO2与H2O反应生成H2CO3才能使紫色石蕊变红,故①④变红,②③不变红。CO2密度比空气的大,故④比①先变红。
10.B [解析] 硫在氧气中燃烧,产生明亮的蓝紫色火焰不是淡蓝色,故A错误。磷在空气中燃烧,产生大量白烟,故B正确。木炭在空气中燃烧,持续红热,在氧气中燃烧发白光,故C错误。铁丝在氧气中燃烧的现象是,火星四射,生成黑色固体,不能说生成四氧化三铁,指明物质的名称,即变为结论,故D错误。
11.B [解析] 可燃物燃烧既需要与氧气接触,又要温度达到可燃物的着火点,故A不正确。工厂锅炉用煤加工成粉末状可以增大煤与氧气的接触面积,使其能够充分燃烧,故B正确。室内起火,打开所有门窗通风,会使室外空气进入,火势更旺,不利于灭火,故C不正确。可燃物的着火点是不变的,不能降低可燃物的着火点,故D不正确。
12.缓慢氧化 温度
13.(1)4P+5O22P2O5
(2)导热 CuO
(3)A
14.(1)A、E
(2)①52.6% ②实验中,能使带火星的木条复燃的氧气体积分数值是确定的,随着实验精确度要求提高,可以越来越接近这一数值
15.(1)D (2)①6xH2O ②空/燃比增大,燃油气充分燃烧
[解析] (1)燃煤脱硫可以减少有害物质的排放,不会加重“雾霾”,故A错误。植树造林会净化环境,不会加重“雾霾”,故B错误。静电除尘会减少颗粒物,不会加重“雾霾”,故C错误。燃放鞭炮会产生大量微小颗粒物,增加了空气中PM2.5的含量,会导致“雾霾”严重,故D正确。(2)①化学反应前后原子种类和数目不变,反应物中含有(4x+6)个氮原子、12x个氢原子、6x个氧原子,生成物中含有(4x+6)个氮原子,所以还少12x个氢原子、6x个氧原子,故为6xH2O;②空/燃比增大,氧气更充足,燃油气燃烧更充分,使CO和CxHy的含量减少。
16.(1)大于
(2)集气瓶内的温度恢复到室温
(3)V1-V3
17.(1)酒精灯 铁架台
(2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 防止高锰酸钾粉末进入导管而堵塞导管 试管口向上倾斜
(3)延长氧气的收集时间
(4)反应物不纯
(5)3Fe+2O2Fe3O4
(6)CO2 Fe+2HClFeCl2+H2↑
[解析] (1)根据常见仪器的名称判断:①是酒精灯,②是铁架台。(2)高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,反应的化学反应方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑;加热高锰酸钾时,为了防止高锰酸钾粉末进入导管而堵塞导管,试管口需要放一团棉花;给试管中固体加热时,为防止冷凝水回流使试管炸裂,试管口要略向下倾斜,图中装置的试管口向上倾斜明显错误。(3)对比分析实验1、2的操作可知,实验2延长了氧气40秒的收集时间,瓶中氧气的体积分数有所提升。(4)如果各项操作没有问题,反应物中混有其他物质,加热时产生其他气体也会导致氧气体积分数不能达到100%,因此实验3获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因可能是反应物不纯。(5)铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁,反应的化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4。(6)日常生活中的铁制品都含有少量碳杂质,燃烧时,碳生成的CO2气体在熔融液态物质中形成气泡,熔融液态物质因气泡炸裂会形成“火星四射”的现象;将燃烧后的黑色固体粉碎后,滴加稀盐酸,若产生气泡,原因是铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁;铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应的化学方程式为:Fe+2HClFeCl2+H2↑。
18.(1)锥形瓶 CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
(2)a 二氧化碳的密度比空气大 (3)可以控制反应速率
19.C
20.(1)K2CO3 (2)AD (3)还原性
21.(1)使可燃物隔绝空气
(2)镁在高温条件下能与水反应放出氢气,氢气在空气中能燃烧,甚至发生爆炸
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